高速铁路线路线形动力仿真及乘坐舒适度评价

建立了面向线路线形分析的车辆-线路动力相互作用模型,并开发了相应程序。其次,分析了适用于线路线形动力仿真的乘坐舒适度评价指标和方法。最后,对最小坡段长度和圆曲线半径对乘坐舒适度影响进行了分析,从动力学角度得到了高速铁路线形核心参数合理取值。研究成果可为高速铁路线形参数合理选取和线路方案动力评价及优化提供理论依据和分析手段。     

高速铁路线路参数与线路方案动力分析研究

线路线形条件对高速铁路行车安全性及乘坐舒适性的影响显著增强。我国在制定高速铁路规范时,总结吸收国内外建设及运营管理经验,提出了较高的线形标准。采用动力仿真分析方法对高速铁路参数进行探讨,对高速铁路线路关键参数进行分析,提出线路平、纵断面关键参数合理取值。针对京沈高铁试验段开展更高速度综合实验,对线路线形方案开展动力学分析及评估。提出线路圆曲线、反向曲线夹直线最小长度、竖曲线最小半径关键参数合理取值,可有效减少工程建设投入;通过对京沈高铁试验段开展更高速度综合实验,对线路线形方案开展动力学分析及评估,提出通过增加8 000 m曲线半径超高的方法,提高速度400 km/h列车舒适度。     

基于复杂线路的混合动力系统动力性能分析

新能源有轨电车在现代城市中应用日益广泛。为保护城市景观,避免视觉污染,国内多个城市开始规划包含无电网区域的有轨电车线路。针对北京西郊线左线的复杂线路,开发了基于复杂线路的混合动力系统仿真软件,充分考虑了车辆参数、电源参数、线路参数等影响因素,分析了100%低地板轻轨车辆的混合动力系统的动力性能,包括起动加速度、运行速度、行驶里程、电池和超级电容的能量消耗等。通过对该混合动力系统的动力性能进行仿真分析,得出该混合动力系统符合西郊线动力性能的要求。     

直线电机轨道交通车线耦合模型的动力响应研究

首先介绍轨道交通的特点，并以广州城市轨道交通4号线所采用的车辆、转向架和直线电机形式为原型建立了车线耦合动力学模型，并在同样的计算条件下，通过与ADAMS中的铁路分析模块ADAMS／Rail进行比较，验证了该模型的正确性。文中以线路设计参数中的缓和曲线和超高为例，分别仿真了横向位移、横向力、脱轨系数、轮重减载率等振动特征量在不同线路设计参数情况下的动力响应。通过分析计算结果，尤其针对幅值及趋势变化，并对照传统计算方法得出的线路设计参数取值，给出了针对广州市直线电机轨道交通4号线的线路设计参数建议值。可以得到按照传统方法计算得出的线路设计参数偏于安全的结论，与采用直线电机轨道交通方式可以更好通过小半径曲线和较大坡度线路相吻合，为我国今后直线电机轨道交通建设在确定合理线路设计参数方面提供理论依据。     

小半径曲线上动车组运行安全性仿真研究

采用多体动力学仿真分析软件UM建立CRH5型动车组的动力学仿真模型,仿真分析动车组通过小半径曲线线路时曲线半径、曲线超高、钢轨类型、曲线轨距加宽和轨底坡等线路参数对动车组运行安全性的影响。结果表明:曲线半径的影响最大,钢轨类型、曲线超高、轨距加宽以及轨底坡的影响均较小。为增加动车组通过小半径曲线的安全冗余,减少外轨侧磨,建议在有条件的情况下尽量增大曲线半径;为避免曲线超高引起直曲过渡段处受到更大的轮轨冲击作用,建议对半径为250m的曲线线路不设置曲线超高,而且对应的曲线轨距加宽值宜设为10mm。     

基于工程综合优化技术的高速铁路最小圆曲线半径研究

线路最小圆曲线半径不仅影响着列车的运行安全、旅客舒适等行车质量指标,而且还影响行车速度、运行时间等运营技术指标和工程投资、运营支出和经济效益等经济指标。合理的选择线路曲线技术标准,使前期工程建设投资与后期运营维护投资之间维持相对平衡,是一项十分有意义的课题。综合车线耦合动力仿真与工程综合优化技术,建立一种全新的铁路线路最小圆曲线半径研究方法,综合考虑了铁路建设中必须考虑的四项因素--稳定、安全、舒适、经济。克服了基于动力学仿真计算结果缺乏经济性保证的弊端,以及传统计算方法无法综合考虑各设计参数之间相互关联的缺点。对我国铁路线路最小圆曲线标准的选取具有一定的参考意义。     

城轨列车在曲线上的碰撞仿真分析

根据EN 15227:2020 《轨道交通轨道车辆耐撞性要求》，一般在直线线路上对城轨列车碰撞进行仿真分析，在曲线线路上开展的碰撞研究相对较少。城轨列车在曲线线路上运行时同样会发生碰撞，这就提出了在曲线线路上的碰撞分析需求。为此，研究城轨列车在曲线上运动的碰撞仿真建模方法，开展仿真分析，并对比分析曲线碰撞与直线碰撞结果，为列车在曲线上的碰撞分析提供参考。     

地铁直线电机车辆曲线通过仿真

为了研究地铁直线电机车辆的曲线通过性能,建立了直线感应电机的电磁力学模型,在此基础上建立了地铁直线电机车辆机电耦合系统动力学模型,并将其与传统地铁车辆的动车和拖车进行对比研究.仿真结果表明:所建立的直线电机力学模型,可以满足动力学仿真的实时性要求;线路参数和行车速度与车辆曲线通过动力特性密切相关;地铁直线电机车辆和传统...     

平竖曲线重叠地段线形参数对米轨车辆动力特性的影响

为合理确定山区米轨铁路平竖曲线重叠地段线形参数,基于动力学理论建立米轨车辆—线路动力学模型,分析山区米轨铁路线路平竖曲线重叠地段的竖曲线形式、竖曲线半径、圆曲线半径等变化对车线系统动力特性的影响。结果表明:平竖曲线重叠地段采用凸形竖曲线形式相较于凹形竖曲线形式列车的动力通过性能更好;平竖曲线重叠设置对乘坐舒适性的影响最大,对行车安全性及轮轨作用力影响相对较小;竖曲线半径变化主要影响车体垂向加速度,当竖曲线半径增至10000 m后,对车体垂向加速度影响较小;平面圆曲线半径变化主要影响车体横向加速度,当平面圆曲线半径大于2000 m后,对车体横向加速度影响较小。     

新型160 km·h~(-1)集装箱专用平车动力学性能分析

针对研制中的时速160 km新型快速集装箱专用平车存在的横向运动稳定性差、对线路的动力作用相对较大等问题,提出如下4项改进措施优化车辆设计.①采用增大车体抗扭刚度和侧滚转动惯量的侧墙结构;②一系悬挂采用单拉杆加钢弹簧结构的弹性定位方式;③适当减小二系悬挂的横向刚度;④选择常接触弹性旁承参数时兼顾车辆的横向运动稳定性和曲线通过性能.建立平车与轨道动态相互作用分析模型,并采用机车车辆-轨道耦合动力学仿真分析软件分析改进后时速160 km新型快速集装箱专用平车的动力学性能.仿真结果表明:改进后的时速160 km新型快速集装箱专用平车具有良好的横向运动稳定性、曲线通过件能和直线运行平稳性,轮轨动力作用较低;以时速50 km侧向通过12#固定辙叉道岔和以时速160 km通过轨道低接头时,对线路的动力作用均满足设计规范要求.     

基于乘客舒适度的悬挂式单轨平面圆曲线参数研究

由于车辆结构的差别,悬挂式单轨平面圆曲线参数与传统轮轨相差较大。为研究合理的圆曲线参数取值,本文运用行驶动力学理论,从乘客舒适度角度,对最小平面曲线半径和最小圆曲线长度等参数进行了计算研究,提出了相应的取值建议。当车辆最大偏转角不大于6. 843°,最大未被平衡离心加速度不大于0. 8 m/s~2,车速为80km/h时,最小平面曲线半径应不小于250 m。由于悬挂式单轨车辆的悬挂结构和参数与传统轮轨车辆存在较大区别,其最小圆曲线长度应不小于2V,是传统轮轨铁路的4倍。后续可在此研究成果基础上,利用车线耦合动力学理论,对乘坐舒适性、车线动力响应、车辆性能与线路参数之间的匹配关系等进行进一步研究,并综合考虑建设成本、运营维修等因素,合理确定各项参数。     

线路条件对高速列车横向动态偏移量的影响

为研究不同线路条件对车辆横向动态偏移量的影响,从而为高速铁路限界的拟定提供理论依据,利用SIMPACK软件建立车辆一线路耦合模型,研究轨道不平顺、曲线超高对车辆最大横向动态偏移量的影响。结果表明：轨道不平顺会增大车辆的横向动态偏移量,在直线线路上车辆横向动态偏移量随列车速度的增大而增大;当列车速度为350km／h时,动态偏移量增大到22．7mm;在曲线半径为300m的线路上,轨道不平顺使动态偏移量分剐增大了10．1mm;对于相同的小半径曲线线路,列车通过速度越大,车辆横向动态偏移量越小,但会加剧欠超高。列车通过速度过低,车辆存在倾覆的危险;建议确定车辆动态限界时应考虑轨道不平顺、曲线线路超高以及列车通过速度的影响。     

坡度和曲线线路对弓网受流性能影响规律研究

在高速列车关键力学问题的研究中,坡度和曲线线路对弓网受流性能的影响不可忽视,为此,采用有限元技术和多体动力学理论,搭建了全空间范围内的车弓网动力学仿真模型,对定坡度、竖曲线和平曲线区段的弓网受流性能进行了研究。研究结果表明:接触线在坡度变化率为零时,线路对弓网动态响应影响并不明显;坡度变化率为正时,线路会使弓网机械磨耗降低,受流稳定性也会降低,但弓网电气损耗增加;而坡度变化率为负时影响正好相反;平曲线和竖曲线半径越小,弓网受流稳定性越差,仿真时不可忽略,且应在平曲线和竖曲线区段的线路设计、施工、区间限速中加以考虑。     

基于动力学分析的160km/h级市域快线最小缓和曲线长度研究

缓和曲线长度是线路主要技术标准之一,是影响列车安全平稳运行的重要因素。为探明160 km/h级市域快线中,缓和曲线参数对行车安全平稳性的影响规律,在车-线动力学的基础上,采用SIMPACK软件建立理想轨道模型及CRH6车辆模型。通过动力学分析方法,证明横向舒适度是确定城轨线路超高时变率、欠超高时变率的控制因素;建立车-线动力学性能与缓和曲线参数间的关系模型;基于所建立的关系模型,确定超高时变率和欠超高时变率允许值,从而给出满足安全性和舒适度标准的最小缓和曲线长度建议值。     

基于SIMPACK的缓和曲线段高速行车动力响应分析

高速铁路列车运行时的安全性、舒适度以及轮轨动力特性与缓和曲线的线型、长度具有较高的相关度。采用动力学分析软件SIMPACK建立高速铁路车线系统模型,在考虑高速铁路存在轨面不平顺的情况下,引入低干扰谱,研究缓和曲线线型及长度对高速列车运行时各主要评价指标的影响。研究表明,对于300 km/h以上的高速列车,当曲线半径达到7 000 m及以上,缓和曲线达到一定长度时,采用三次抛物线型缓和曲线与半波正弦型相比差别不大,均能满足行车安全需求。     

新型地铁车辆转向架的研究

通过对国内外地铁转向架技术状况进行调研,结合国内地铁走行部的应用实际,提出新型地铁转向架的设计方案。通过选取适当的地铁转向架动力学参数,利用ADAMS/Rail建立了转向架和整车的动力学模型,并对整车的曲线通过性能和直线上的平稳性指标进行了分析,相关参数指标均满足规范要求。此外,参考有关结构,对新型地铁转向架的主要零部件的结构进行设计并作了简单介绍。     

系统参数对独立轮对轻轨车辆动力学性能的影响

研究在轴重相同条件下,车辆相关结构参数及悬挂参数变化对独立轮对型式轻轨车辆系统动力学性能的影响特性,特别是研究通过曲线时的轮轨作用力、脱轨系数、摩擦功率的变化情况以及在轨道随机不平顺激扰作用下车辆乘坐舒适度指标变化特性。